정유정 석사과정, 탈신 베질다예바 박사과정, 띠따기리 자야라만 박사, 민아름 박사, 최명룡 교수. (사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교 자연과학대학 화학과 최명룡 교수 연구팀은 친환경적 기술인 레이저를 활용해 수소 연료 생산의 효율성을 크게 향상시키는 새로운 전극 설계를 공개했다.

이번 연구 성과는 우수성을 인정받아 와일리에서 발행하는 '스마트맷(SmartMat)'(IF: 20.4)에 게재됐다.

최명룡 연구팀은 니켈 폼을 펄스 레이저를 사용해 비파괴적으로 표면을 개질하고 이리듐, 루테늄, 팔라듐 나노입자를 도입함으로써, 전해수 분해 과정에서 우수한 성능을 보이는 니켈(II) 수산화물/니켈 폼 전극을 성공적으로 개발했다.

니켈 폼을 니켈(II) 수산화물로 산화시키면서 동시에 금속 나노입자로 장식하는 이 혁신적인 방법은 수소 발생 반응(HER), 산소 발생 반응(OER), 그리고 전체 물 분해(OWS)를 촉진하는 데 탁월한 활성을 보이는 것으로 나타났다.

특히, 이리듐-니켈(II) 수산화물/니켈 폼 전극이 HER과 OER에서 가장 낮은 과전압을 달성해 표준 탄소-백금||산화이리듐(Pt/C||IrO2) 전극을 능가하는 뛰어난 성능을 보였다. 이는 레이저에 의해 영향을 받은 금속 나노입자와 산화된 니켈 폼 표면 사이의 시너지로 인해 결함이 개선되고 금속 고유의 성질이 향상된 덕분이라고 밝혔다.

이 연구는 산업용 물 전해조에 사용될 효율적인 이중 기능 전극을 설계하기 위한 실용적이고 친환경적이며 편리한 방법을 제공함으로써, 첨단 에너지 변환 기술 발전의 새로운 방향을 제시할 것으로 기대된다.

해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터 지원으로 수행됐다.